JPS5917900A - 発電機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は発電装置において、負荷投入用の遮断器を不
要にするために、負荷を発電機出力に直接々続するとと
もに、給電開始信号に応じて発電機ｗ、年を瞬時に発生
させ、中止信号に応じて瞬時に電圧をなくさせるように
する発電機の制御装置に関する。

従来発電機、発電機部動源、励磁調整装置および負荷に
給電する回路からなる発電装置によって発電した電力を
負荷に供給する場合には、発電機を駆動源によって回転
させ回転数が定格回転数の８０％に達するとき、別に設
置された蓄電池から予励装置を介して前記発電機の界磁
巻線に電流を供給し、前記発電機に電圧を発生させ、回
転数をさらに上昇させて規定の電圧が発生したことを確
認後、発電機と負荷との間に設けられた遮断器を投入し
て負荷に給電していた。給電を停止する場合には遮断器
を開離することによって行われていた。

従来の発電装置の電気回路および励磁調整装置のタイム
チャートを第１および第２図に示す。図について説明す
ると、自動交流発電装置の交流発電機２は第１図に示す
ように、例えばディーゼルエンジン、ガスタービン等の
駆動源１によって駆動される。前記交流発電機２の界磁
巻線８へ給電するための整流器４のアノード端子は前記
発電機２の出力母線５に挿入さｆＩだ変圧器６の２次側
ξこ接続され、前記変圧器６の１次側が出力母線６に接
続される。整流器４のカソード端子は界磁電流制御を行
う素子の一つであるパワートランジスタ７のコレクタに
接続され、前記パワートランジスタ７のエミッタが変流
器８を経て界磁巻線８へ接続される。前記パワートラン
ジスタ７は後述する界磁電流制御回路１０によって通流
率制御が行われ、これによって界磁電流が調整され、負
荷が変動したときは整流器４の直流出力電流を増減させ
て、応答性よくその負荷の変動を補償させることができ
る。なお励磁調整装置は変圧器６、整流器４およびトラ
ンジスタ７からなる界磁電流主回路と予励装置５０と界
磁電流制御回路１０とから構成される。

第１図に示すように、界磁電流制御回路ｌＯにＪｊいて
は、発電機２の出力電圧の実際値が変圧器１１を介して
電圧検出器１２によって検出され、この検出された発電
機電圧の実際値が電圧設定器１８から出力される電圧設
定値とともに平均値制御形の市、圧調節器１４に入力さ
れ、電圧調節器１４はこの発電機電圧の実際値と電圧設
定値との偏差に対応した界磁電流目標値を出力する。こ
の界磁電流目標値は電流比較器１５において電流検出器
１６によって検出された界磁電流の実際値と大小比較さ
れる。この電流比較器１５は界磁電流の目標値と実際値
の大小関係ニしたがって２値動作を行うヒステリシスコ
ンパレータとして構成される。電流比較器１５の２値動
作信号即ちチョッパ信号に応じてトランジスタ制御器１
７が駆動され、このトランジスタ制御器１７から出力さ
れる信号によってパワートランジスタ７がオン、オフ制
御される。５１は蓄電池、５０は予励装置でありスイッ
チ５２およびタイオード５３から構成されこのダイオー
ド５３のカソードが整流器８と界磁巻線３の間に接続さ
れる。

また変圧器１１の２次側に制御電源回路１８が接続され
、この制御電源回路１８に発電機２から変圧器１１を経
て電力が供給される。制御型１源回路１８は次にのべる
定電圧回路から構成される。すなわち第２図に示される
ように、変圧器１１を経て入力される交流電力が整流器
１９によって直流に変換され、さらに、コンデンサ２０
σ、２０ｂで平滑化され、抵抗２Ｉがコレクタとベース
との間に接続されたトランジスタ２２とこのトランジス
タ２２のベースζこ接続された２個の定電圧ダイオード
２３７７．２ｆ３ｂ　　との直列回路によって、トラン
ジスタ２２のエミッタと定電圧ダイオード２８σのカソ
ードとの間、すなわち端子Ｐ−Ｍ間に＋１５Ｖ、定電圧
ダイオード２３ｂのカソードとアノードとの間、すなわ
ち端子Ｍ−Ｎ間に一１５Ｖの電圧を各々出力する定電圧
電源回路から形成される。なおＭ点の電位は零ボルトで
ある。

第８図に示すように前記制御１！源回路１８にパワート
ランジスタ７を保護する始動停止保護回路２５が接続さ
れ、さらに、この始動停止保護回路２５が電流比較器１
５の出力側に接続されている。上述の始動停止保護回路
２５は第４図に示すように、始動停止保護回路２５の端
子２５σ、２５ｂが制御電源回路１８の端子１８σ、１
８ｂに各々接続され、始動停止保護回路２５には変圧器
１１及び制御電源回路１８を経て発電機出力に比例した
電圧が入力される。この始動停止保護回路２５において
は、端子２１１＋が定電圧ダイオード２６のカソードに
接続され、この定電圧ダイオード２６のアノードが抵抗
２７を介して端子２５ｂに接続される。また端子２５帽
こは抵抗２８を介して第１のトランジスタ２９のコレク
タが接続され、このトランジスタ２９のエミッタが端子
２５ｂに接続され、さらにトランジスタ２９のベースが
抵抗８０を介して定電圧ダイオード２６のアノードに接
続される。端子２５σにはさらに抵抗８１を介して第２
のトランジスタ８２のコレクタが接続され、このトラン
ジスタ３２のエミッタが端子２５ｂに接続される。

さらにトランジスタ８２の及−スがトランジスタ２９の
コレクタに接続され、まｔこ、トランジスタ８２のコレ
クタにタイオード３８のカソードが接続され、このタイ
オード８３のアノードが端子２５Ｇに接続される。始動
停止保護回路２５の端子２５８は電流比較器１５の出力
側に接続される。

１０１は負荷、１００は発電機２と前記負荷の間に挿入
された遮断器であって開閉操作によって発電機２の出力
が負荷１０１に給電または遮断される。

動作について説明すると、第２図に示すように発電機２
はその始動時において回転速度が定格回転数のほぼ３０
％番こ達すると予励袋［５０が自動または：ズニ＊＋Ｌ
−ｍＩＩ−−−自−−＋レ−−−）供給されて発電機電
圧が発生される。発電機電圧が上昇してトランジスタ２
９を動作させるまでは、トランジスタ８２が導通してい
るので電流比較器１５の出力は零ボルトに拘束され、し
たがって制御器１７の動作が禁止され、パワートランジ
スタ７は動作しない。さらに発電機２の回転数の上昇と
ともに発電機電圧が上昇し続けてパワートランジスタ７
を十分保護できる値になったとき、トランジスタ２９が
導通し、トランジスタ８２が非導通となって制御器１７
の動作禁止が解除され、以後、発車機２の界磁電流は制
御器１７の信号を受けたパワートランジスタ７によって
制御され、発車機２電圧は上昇し続□けて規定電圧に達
したとき、遮断器１００が投入され、発電機２電力が負
荷１０１に供給されろ。

給電を停止するときは前記遮断器１００をオフして行わ
れる。

上述のように、従来のトランジスタチョッパ式励磁調整
装置においては負荷に給電し、または給電を停止する場
合は発電機電圧が規定の電圧であるときに行われるｔこ
めに、遮断器は投入の場合に、負荷の定格電流の数倍の
電流が流れるのでその電流に耐える性能が要求され、ま
た遮断の場合には、定格電流を強制的に切断するので投
入の場合と同等以上の電流遮断性能が要求される。した
がって前記遮断器は電気的にもまた機械的にも高度なも
のが要求される欠点があった。また特に高電圧の場合、
負荷の投入、遮断時に大きなノイズを発生し、制御装置
等の他の装置を誤動作させたり、ときには電子回路部品
を破損する不都合があった。

またこの遮断器は、上述のように発電機電圧があるとき
に投入、遮断の操作が行われることを前提条件として作
くられているので、外形的に大きく、そして重く、制御
盤の内に配置する場合大きなスペースを必要とするとと
もに制御盤の鯖造を強固にする必要があり、したがって
制御盤の組立および設置の場合高価になる等多くの欠点
があった。

この発明の目的は上述の欠点を除去し、発電装置から遮
断器を削除しそ小型、安価でさらに信頼性の高い交流発
電機の制御装置を提供することにある。

この目的を達成するために、この発明によれば、発電機
の出力電圧の実際値と設定値とを比較してその偏差に応
６’だ界磁電流目標値を出力する電圧調節器と、前記電
圧調節器の出力に応じて界゛磁電流の制御を行う界磁電
流制御素子を備えた交流発電機の制御装置において、前
記電圧調節器から界磁電流制御素子へ供給する出力を、
負荷への給電停止および開始に応じて断続する手段を設
けるものである。

以下この発明の実施例を図を参照して説明する。

第８図はこの発明による励磁調整装置の一実施例を示す
電気回路のブロック図である。

第８図において１〜８．１０〜１８．２５．２５　Ｃ，
２６，２９，３２，５０〜５３、および１０１の構成お
よび作用は上述した第１図および第４図のものと同一で
あるので説明を省略する。発電機２の出力母線５に直接
に負荷１０１を接続する。ＰＣおよびＮｏは直流または
交流の別電源の出力端子であり、ＰＣ−Ｎ。

間に、第３図に示すように操作回路が構成される。

すなオ〕もＦＢＩは負荷１０１への給電開始信号を受け
て動作するスイッチであり、８４は前記スイッチＦＢＩ
で動作するリレニでリレー８４とスイッチＰＢｌとが端
子ＰＣ−Ｎｏ間に直列接続される。ＰＨ１は負荷１０１
への給電を中止する信号を受けて動作するスイッチであ
り、スイッチＰＢ２とリレー８５とが端子ｐｃ−Ｎｃ間
に直列接続され、リレー８５が無通電のときオンする接
点３５ｂがスイッチＰＢ１とリレー３４の間に挿入され
る。ＥＢＢはスイッチＰＢ２と並列接続され、装置およ
び負荷の故障等緊急時に発電機２の電圧を停止させるた
めに設けられた押釦スイッチである。リレー３４が無通
電１時オフするリレー８４の接点３４σがスイッチＦＢ
Ｉと並列接続され、また前記リレー３４が無通電時オン
する接点８４ｂが始動停止保護回路２５の出力端子２５
０と零ボルトの端子Ｍの間すなわちトランジスタ８２の
コレクタとエミッタ間に挿入される。

上述のように構成され、その動作を第５図に従って説明
すると、第５図のｔｏにおいて発電機２を駆動源１によ
って始動しｔｌにて２定格回転数まで上昇する。この時
点では発電機２はまだ界磁電流が供給されていないので
電圧を発生して（Ａなし）。

いまｔ２の時点で給電開始信号ｌこ応じてスイッチＦＢ
Ｉがオンされるとリレー８４が動作し始動停止保護回路
２６の端子２５０−Ｍ間に挿入されｔ二接点８４ｂ力；
オフし電流比較器の出力が零ボルト）こ拘束されすこ状
態から解放され、界磁電流制御回路１０（よ入力さえあ
れば直ちに出力できる待機の状態をこなる。

他方負荷１０１に給電開始信号１こ応じて動作するスイ
ッチＰＢ１と連動しｔこ予励装置艷０のスイッチ５２が
オンして蓄電池５１から界磁巻線８（こ予励電流力（供
給され、界磁電流が流れる。前記界磁電流カシ流れるこ
とによって発電機２から電圧力；発生する。

この電圧は出力母線５を経て直接負荷１０１１こカロえ
られるとともに上述のように待機状態（こある界磁制御
回路１０にも給電される。すなｉ）ち発電機電圧が変圧
器１１を経て制御電源回路１８と始動停止保護回路２５
に加えられろ、まｔこ同時蚤こｌくワートランジスタ７
のコレクタに変圧器６および整流器４を介して発電機出
力が加えられ、／ｆクワ−ランジスタ７は制御器１７か
らベースに人力があれ番ｆ１直ち譬こ導通できる待機状
態になる。次いで電圧検出器１＆電圧設定器１８、電圧
、調節器１４、電流比較器゛ｒ１５、電流検出器１６お
よび制御器１７に制御電源回路１８から電源用定電圧が
供給され、入力があればこれらも出力できる待機状態と
なる。次いで電圧検出器１２において変圧器１１を介し
て発電機電圧が検出され、この電圧が電圧設定器１８に
て設定された電圧とともに電圧調節器１４に入力される
ので、電圧調節器１４は発電機電圧の実際値と電圧設定
値の偏差に応じた界磁電流目標値を出力する。この界磁
電流目標値は電流比較器１６において変流器８を介して
電流検出器１６によって検出された界ｆｆｉ電流の実際
値と大小比較され、前記電流比較器１５は界磁電流目標
値と実際値の大小関係にしたがって２倣動作の信号を出
力する。そして始動停止保護回路２５において発電機電
圧が比較的低い場合には定電圧ダイオード２６が非導通
のため、トランジスタ２９が非導通でトランジスタ３２
が導通し、上述した電流比較器１５の出力が零ボルトに
拘束されるが発電機電圧の上昇にしたがって定電圧ダイ
オード２６が導通してトランジスタ２９が導通し、トラ
ンジスタ８２が非導通となるので、電流比較器１５の出
力が拘束された状態から解かれる。したがって制御器１
７からトランジスタ７にベース電流が出力されて発電機
の電圧は瞬時に電圧設定器１８で設定された電圧、すな
わち定格電圧まで上昇する。上述のｔ２、ｔ３およびｔ
４の動作は瞬時の動作であるので第１図における遮断器
１００を投入した場合と同様の作用を行わせたことにな
る。なお発電機電圧が定格値に達した直後予励電流の給
電は中止される（図示せｎ０負荷１０１に給電を停止す
る場合にはスイッチＰＢ２がオンすると同時にリレー３
５が動作し接点８５ｂがオフされてリレー８４が非通電
となり、自己保持用接点８４ｄがオフされてリレー８４
の通電が断たれる。したがってリレー８４の接点８４ｂ
がオンして端子２５０−４ｒＲ１が短絡され電流比較器
１５の出力が零ボルトのＭラインに拘卑される。そして
制御器１７からトランジスタ７への給電が断たれ、その
ためトランジスタ７が非導通となって界磁巻線８への給
電が停止される。上述の動作はスイッチＦＢ２のオンと
ともに瞬時に行われるので発電機の電圧が急激に消滅す
る。したがって主遮断器１００を開離したのと同様の作
用を行わせたことになる。

元来発電機２の電圧を負荷１０１に給電する場合に特に
発電機２が有電圧のときに負荷を接続または遮断しなけ
ればならない理由はケ＜、この発明のように主遮断器１
００がなく、電圧を必要とするときに発電機２の制御装
置を瞬時に動作させ、また電圧を必要としないときは制
御装置への給電を停止して発電機の電圧を瞬時に消滅さ
せるようにしても何ら不都合がない。

終りｎ 以上述べｔコようにこの峠によれば、電流遮瞭性能の録
れた高度な遮断器が全く不要であり、遮断器があるｔこ
め【こ問題となるノイズの発生がないのでこのノイズを
除去するためのノイズフィルターも不要となり、またこ
の遮断器がなくなるために制御盤のスペースが小さくて
すみ、そして制御盤が軽くなるので盤の強度が低いもの
でよく、また設置する場合も作業が容易となるなどの効
果がある。なお、この発明は非常用発電設備のように発
電電圧が比較的高い場合に効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の装置を示す電気回路のブロック図、第２
図は従来の装置の動作を示すタイムチャート、第８図は
この発明の装置の一実施例を示す電気回路のブロック図
、第４図は第８図の部分回路図、第５図はこの発明の一
実施例の動作を示すタイムチャートである。 ２・・・交流発電機、８・・・界磁巻線、７・・・パワ
ートランジスタ、１０・・・界磁電流制御回路、１３・
・・電圧設定器、１４．・・・電圧調節器、１５・・・
電、流比較器、２５・・始動停止保護回路、謳・・・定
′市圧タイオード、湘・・・第１のトランジスタ、３２
・・・第２のトランジスタ、８４ｂ・・・接点、ＰＢｌ
・・・給電１信号用スイッチ、５２・・・スイッチ、　
ＰＨ１・・・給電中止信号用スイッチ、１０１・・・遮
断器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）発電機の出力電圧の実際値と設定値とを比較してそ
   の偏差に応じた界磁電流目標値を出力する電圧調節器と
   、前記電圧調節器の出力に応じて界磁電流の制御を行う
   界磁電流制圓素子とを備えた交流発電機の制御装置にお
   いて、前記電圧調節器から界磁電流制御素子へ供給する
   出力を、負荷への給電停止および開始に応じて断続する
   手段を設けたことを特徴とする発電機の制御装置。